KR102166470B1

KR102166470B1 - 수지 조성물

Info

Publication number: KR102166470B1
Application number: KR1020170060628A
Authority: KR
Inventors: 강성균; 조윤경; 강양구; 박은숙; 박상민; 양세우; 최현
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2020-10-16
Also published as: US10988656B2; JP2020500982A; CN110023388A; CN110023388B; US20190309207A1; KR20180125824A; JP6956789B2; EP3626770A1; WO2018212553A1; EP3626770A4; EP3626770B1

Abstract

본 출원은 열전도성 수지 조성물에 대한 것이다. 본 출원은, 취급성이 우수하면서 높은 열전도도를 나타내는 열전도성 수지 조성물을 제공할 수 있다. 상기 열전도성 수지 조성물은, 절연성 등 다른 제반 물성도 우수하게 유지될 수 있다.

Description

수지 조성물{Resin Composition}

본 출원은, 열전도성 수지 조성물에 관한 것이다.

배터리, 텔레비젼, 비디오, 컴퓨터, 의료 기구, 사무 기계 또는 통신 장치 등은, 동작 시에 열을 발생시키고, 그 열에 의한 온도의 상승은, 동작 불량이나 파괴 등을 유발하기 때문에 상기 온도 상승을 억제하기 위한 열 방산 방법이나 그에 사용되는 열 방산 부재 등이 제안되어 있다.

예를 들면, 냉각수 등의 냉각 매체로 열을 전달시키거나, 알루미늄이나 구리 등과 같이 열전도율이 높은 금속판 등을 이용한 히트싱크로의 열전도를 통해 온도 상승을 억제하는 방식이 알려져 있다.

열원에서의 열을 냉각 매체나 히트싱크로 효율적으로 전달하기 위해서는, 열원과 냉각 매체 또는 히트싱크를 가급적 밀착시키거나 열적으로 연결시키는 것이 유리하고, 이를 위해 열전도 소재가 사용될 수 있다.

본 출원은, 열전도성 수지 조성물에 대한 것이다. 본 출원에서는 열전도도 및 절연성 등의 요구 물성을 만족하는 수지를 형성할 수 있고, 점도나 틱소트로피(thixotropy)성 등 취급성이 우수한 열전도성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 출원은 열전도성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 수지 조성물은, 수지 성분과 열전도성 필러를 포함할 수 있다.

하나의 예시에서 상기 수지 조성물은, 접착제 조성물, 예를 들면 경화 반응 등을 거쳐서 접착제를 형성할 수 있는 조성물일 수 있다. 이러한 수지 조성물은, 용제형 수지 조성물, 수계 수지 조성물 또는 무용제형 수지 조성물일 수 있다. 예를 들면, 공지의 아크릴계 접착제, 에폭시계 접착제, 우레탄계 접착제, 올레핀계 접착제, EVA(Ethylene vinyl acetate)계 접착제 또는 실리콘계 접착제를 형성할 수 있는 수지 조성물에 후술하는 열전도성 필러를 배합하여 상기 수지 조성물을 제조할 수 있다.

용어 수지 성분은, 일반적으로 수지로서 알려진 성분은 물론 경화 반응이나 중합 반응을 거쳐서 수지로 전환될 수 있는 성분도 포함하는 의미로 사용된다.

하나의 예시에서 상기 수지 성분으로는 접착제 수지 또는 접착제 수지를 형성할 수 있는 전구체를 적용할 수 있다. 이러한 수지 성분의 예로는, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 올레핀 수지, EVA(Ethylene vinyl acetate) 수지 또는 실리콘 수지 등이나, 폴리올 또는 이소시아네이트 화합물 등의 전구체 등이 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

수지 조성물은, 수지 성분과 함께 열전도성 필러를 포함할 수 있다. 용어 열전도성 필러는, 열전도도가 약 1 W/mK 이상, 약 5 W/mK 이상, 약 10 W/mK 이상 또는 약 15 W/mK 이상인 소재를 의미한다. 열전도성 필러의 열전도도는 약 400 W/mK 이하, 약 350 W/mK 이하 또는 약 300 W/mK 이하일 수 있다. 열전도성 필러의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 절연성 등을 고려하여 세라믹 필러를 적용할 수 있다. 예를 들면, 알루미나, AlN(aluminum nitride), BN(boron nitride), 질화 규소(silicon nitride), SiC 또는 BeO 등과 같은 세라믹 입자가 사용될 수 있다. 절연 특성이 확보될 수 있다면, 그래파이트(graphite) 등의 탄소 필러의 적용도 고려할 수 있다.

수지 조성물은, 상기 수지 성분 100 중량부 대비 약 600 중량부 이상의 상기 열전도성 필러를 포함할 수 있다. 다른 예시에서 상기 필러의 비율은 상기 수지 성분 100 중량부 대비 650 중량부 이상 또는 700 중량부 이상일 수 있다. 상기 비율은 상기 수지 성분 100 중량부 대비 약 2,000 중량부 이하, 약 1,500 중량부 이하 또는 약 1,100 중량부 이하일 수 있다. 상기 필러의 비율 범위 내에서 목적하는 열전도도와 절연성 등의 물성을 확보할 수 있다.

열전도도와 절연성의 확보를 위해 상기와 같이 과량의 필러를 적용하게 되면, 수지 조성물의 점도가 크게 상승하고, 그에 따라 취급성이 떨어지며, 수지 재료를 형성한 후에도 기포 내지 공극을 포함하게 되어 열전도도가 떨어지게 될 수 있다.

이에 따라 상기 수지 조성물에서는 적어도 3종의 서로 다른 입경을 가지는 필러가 소정 비율로 적용된다.

예를 들면, 상기 수지 조성물은, D50 입경이 35μm 이상인 제 1 열전도성 필러, D50 입경이 15μm 내지 30μm의 범위 내인 제 2 열전도성 필러 및 D50 입경이 1 내지 4 μm인 제 3 열전도성 필러를 포함할 수 있다.

상기에서 D50 입경은, 입도 분포의 체적 기준 누적 50%에서의 입자 지름(메디안 직경)으로서, 체적 기준으로 입도 분포를 구하고, 전 체적을 100%로 한 누적 곡선에서 누적치가 50%가 되는 지점의 입자 지름을 의미한다. 상기와 같은 D50 입경은 레이저 회절법(laser Diffraction) 방식으로 측정할 수 있다.

일 예시에서 상기 제 1 열전도성 필러의 D50 입경은 35 내지 80μm의 범위 내 또는 약 40 내지 70μm의 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 제 2 열전도성 필러의 D50 입경은 15 내지 25μm의 범위 내 또는 약 20 내지 25μm의 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 제 3 열전도성 필러의 D50 입경은 1 내지 3μm의 범위 내 또는 약 2 내지 3μm의 범위 내일 수 있다.

상기 각 열전도성 필러의 D50 입경의 관계가 제어될 수 있으며, 예를 들면, 상기 제 1 열전도성 필러의 D50 입경(A)과 제 2 열전도성 필러의 D50 입경(B)의 비율(A/B)은 1.5 내지 10의 범위 내에 있고, 상기 제 2 열전도성 필러의 D50 입경(B)과 제 3 열전도성 필러의 D50 입경(C)의 비율(B/C)은 8 내지 15의 범위 내에 있을 수 있다.

상기 비율(A/B)은, 다른 예시에서 2 이상일 수 있고, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하 또는 5 이하일 수 있다. 상기 비율(B/C)은 다른 예시에서 9 이상 또는 10 이상일 수 있고, 14 이하, 13 이하 또는 12 이하일 수 있다.

수지 조성물은, 상기 제 1 내지 제 3 열전도성 필러의 합계 중량을 100 중량%로 한 때에 제 1 열전도성 필러를 30 내지 50 중량% 또는 약 35 내지 45 중량%로 포함하고, 상기 제 2 열전도성 필러 25 내지 45 중량%, 약 25 내지 40 중량% 또는 약 30 내지 45 중량%로 포함하며, 상기 제 3 열전도성 필러를 15 내지 35 중량% 또는 약 20 내지 30 중량%로 포함할 수 있다.

상기와 같은 입경을 가지는 3종의 필러를 상기 비율로 적용함으로써, 필러가 과량으로 적용된 경우에도 적절한 점도를 나타내어 취급성이 확보되는 수지 조성물이 제공될 수 있다.

상기 필러의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 수지 조성물의 점도 및 틱소성, 조성물 내에서의 침강 가능성, 목적 열저항 내지는 열전도도, 절연성, 충진 효과 또는 분산성 등을 고려하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 충진되는 양을 고려하면 구형의 필러를 사용하는 것이 유리하지만, 네트워크의 형성이나 전도성, 틱소성 등을 고려하여 비구형의 필러, 예를 들면, 침상이나 판상 등과 같은 형태의 필러도 사용될 수 있다.

본 출원에서 용어 구형 입자는 구형도가 약 0.95 이상인 입자를 의미하고, 비구형 입자는 구형도가 0.95 미만인 입자를 의미한다. 상기 구형도는 입자의 입형 분석을 통해 확인할 수 있다.

하나의 예시에서 전술한 충진 효과를 고려하여 상기 제 1 내지 제 3 열전도성 필러로서 모두 구형 필러, 즉 구형도가 0.95 이상인 필러를 사용할 수 있다. 다른 예시에서, 상기 제 1 내지 제 3 열전도성 필러 중에서 적어도 하나는 구형도가 0.95 미만인 비구형 필러일 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 열전도성 필러로서 구형 필러를 사용하고, 제 3 열전도성 필러로서 비구형 입자를 사용하는 경우, 조성물이 틱소성을 나타내도록 할 수 있다.

수지 조성물은 상기 성분, 즉 수지 성분과 열전도성 필러를 기본적으로 포함하고, 필요하다면 다른 성분도 포함할 수 있다. 예를 들면, 수지 조성물은, 점도의 조절, 예를 들면 점도를 높이거나 혹은 낮추기 위해 또는 전단력에 따른 점도의 조절을 위하여 점도 조절제, 예를 들면, 요변성 부여제, 희석제, 분산제, 표면 처리제 또는 커플링제 등을 추가로 포함하고 있을 수 있다.

요변성 부여제는 수지 조성물의 전단력에 따른 점도를 조절하여 배터리 모듈의 제조 공정이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다. 사용할 수 있는 요변성 부여제로는, 퓸드 실리카 등이 예시될 수 있다.

희석제 또는 분산제는 통상 수지 조성물의 점도를 낮추기 위해 사용되는 것으로 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다.

표면 처리제는 수지 조성물에 도입되어 있는 필러의 표면 처리를 위한 것이고, 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다.

커플링제의 경우는, 예를 들면, 알루미나와 같은 열전도성 필러의 분산성을 개선하기 위해 사용될 수 있고, 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다.

수지 조성물은 난연제 또는 난연 보조제 등을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 수지 조성물은 난연성 수지 조성물을 형성할 수 있다. 난연제로는 특별한 제한 없이 공지의 다양한 난연제가 적용될 수 있으며, 예를 들면, 고상의 필러 형태의 난연제나 액상 난연제 등이 적용될 수 있다. 난연제로는, 예를 들면, 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 등과 같은 유기계 난연제나 수산화 마그네슘 등과 같은 무기계 난연제 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

수지 조성물에 충전되는 필러의 양이 많은 경우 액상 타입의 난연 재료(TEP, Triethyl phosphate 또는 TCPP, tris(1,3-chloro-2-propyl)phosphate 등)를 사용할 수도 있다. 또한, 난연상승제의 작용을 할 수 있는 실란 커플링제가 추가될 수도 있다.

수지 조성물은 상기 성분 중 어느 하나 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.

상기와 같은 수지 조성물은, 열전도성이 우수하고, 절연성 등 다른 요구 물성도 만족하는 수지를 형성할 수 있다.

예를 들면, 상기 수지 조성물은, 열전도도가 약 2 W/mK 이상, 2.5 W/mK 이상, 3 W/mK 이상, 3.5 W/mK 이상 또는 4 W/mK 이상이거나 그러한 수지를 형성할 수 있다. 상기 열전도도는 50 W/mK 이하, 45 W/mK 이하, 40 W/mK 이하, 35 W/mK 이하, 30 W/mK 이하, 25 W/mK 이하, 20 W/mK 이하, 15 W/mK 이하, 10W/mK 이하, 5 W/mK 이하, 4.5 W/mK 이하 또는 약 4.0 W/mK 이하일 수 있다. 상기 열전도도는, 예를 들면, ASTM D5470 규격 또는 ISO 22007-2 규격에 따라 측정된 수치일 수 있다. 수지 조성물에 사용되는 수지 성분의 종류와 전술한 열전도성 필러의 비율 등의 제어를 통해 상기 열전도도를 확보할 수 있다. 예를 들어, 접착제로 일반적으로 사용될 수 있는 것으로 알려진 수지 성분 중에서 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 실리콘계 수지는 서로 유사한 열전도 특성을 가지고, 에폭시계 수지가 그에 비하여 열전도성이 우수하며, 올레핀계 수지는 에폭시 수지에 비하여 높은 열전도성을 가지는 것으로 알려져 있다. 따라서, 필요에 따라 수지 중 우수한 열전도도를 가지는 것을 선택할 수 있다. 다만, 일반적으로 수지 성분만으로는 목적하는 열전도도가 확보되기 어렵기 때문에 상기 필러 성분을 적정 비율로 수지층에 포함시켜서 상기 열전도도를 달성할 수 있다.

상기 수지 조성물은, 전술한 것과 같이 접착 재료일 수 있고, 예를 들면, 접착력이 약 50 이상, 약 70 gf/10mm 이상, 약 80 gf/10mm 이상 또는 약 90 gf/10mm 이상이고, 약 1,000 gf/10mm 이하, 약 950 gf/10mm 이하, 약 900 gf/10mm 이하, 약 850 gf/10mm 이하, 약 800 gf/10mm 이하, 약 750 gf/10mm 이하, 약 700 gf/10mm 이하, 약 650 gf/10mm 이하 또는 약 600 gf/10mm 이하이거나, 그러한 접착력을 가지는 수지층을 형성할 수 있다. 상기 접착력은, 약 300 mm/min의 박리 속도 및 180도의 박리 각도로 측정한 수치일 수 있다. 또한, 상기 접착력은 알루미늄에 대한 접착력일 수 있다.

수지 조성물은, 전기 절연성 수지 조성물로서, ASTM D149에 준거하여 측정한 절연파괴전압이 약 3 kV/mm 이상, 약 5 kV/mm 이상, 약 7 kV/mm 이상, 10 kV/mm 이상, 15 kV/mm 이상 또는 20 kV/mm 이상이거나, 그러한 수지층을 형성할 수 있다. 상기 절연파괴전압은 그 수치가 높을수록 우수한 절연성을 보이는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니나, 조성 등을 고려하면 약 50 kV/mm 이하, 45 kV/mm 이하, 40 kV/mm 이하, 35 kV/mm 이하, 30 kV/mm 이하일 수 있다. 상기와 같은 절연 파괴 전압도 수지 성분의 절연성 또는 필러의 종류 등을 조절하여 제어할 수 있다. 일반적으로 열전도성 필러 중에서 세라믹 필러는 절연성을 확보할 수 있는 성분으로 알려져 있다.

수지 조성물은, 난연성 수지 조성물일 수 있다. 용어 난연성 수지 조성물은, UL 94 V Test (Vertical Burning Test)에서 V-0 등급을 보이는 수지 조성물 또는 그러한 수지를 형성할 수 있는 수지 조성물을 의미할 수 있다.

수지 조성물은 또한 경화 과정 또는 경화된 후에 낮은 수축률을 가지는 것이 유리할 수 있다. 이를 통해 제조 내지는 사용 과정에서 발생할 수 있는 박리나 공극의 발생 등을 방지할 수 있다. 상기 수축률은 전술한 효과를 나타낼 수 있는 범위에서 적절하게 조절될 수 있고, 예를 들면, 5% 미만, 3% 미만 또는 약 1% 미만일 수 있다. 상기 수축률은 그 수치가 낮을수록 유리하므로, 그 하한은 특별히 제한되지 않는다.

수지 조성물은 또한 낮은 열팽창 계수(CTE)를 가지는 것이 유리할 수 있다. 이를 통해 사용 과정에서 발생할 수 있는 박리나 공극의 발생 등을 방지할 수 있다. 상기 열팽창 계수는 전술한 효과를 나타낼 수 있는 범위에서 적절하게 조절될 수 있고, 예를 들면, 300 ppm/K 미만, 250 ppm/K 미만, 200 ppm/K 미만, 150 ppm/K 미만 또는 약 100 ppm/K 미만일 수 있다. 상기 열팽창계수는 그 수치가 낮을수록 유리하므로, 그 하한은 특별히 제한되지 않는다.

상기 수지 조성물은 또한, 상기 성분을 포함하여 적절한 점도를 나타낼 수 있다. 일 예시에서 상기 수지 조성물은 상온 점도(주파수: 10Hz)가 50 Pas 내지 500 Pas의 범위 내에 있을 수 있다.

상기에서 용어 상온은 가열되거나 냉각되지 않은 자연 그대로의 온도이고, 예를 들면, 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도일 수 있다.

본 명세서에서 언급한 물성 중에 측정 온도가 그 물성에 영향을 미치는 경우, 해당 물성은 특별한 언급이 없는 한 상온에서 측정한 물성일 수 있다.

이와 같은 수지 조성물은, 우수한 취급성, 가공성과 높은 열전도도 등의 우수한 물성을 나타내어 배터리, 텔레비젼, 비디오, 컴퓨터, 의료 기구, 사무 기계 또는 통신 장치 등을 포함한 다양한 장치, 기기 등에서 방열 소재 또는 열전도 소재로 효과적으로 사용될 수 있다.

본 출원은, 취급성이 우수하면서 높은 열전도도를 나타내는 열전도성 수지 조성물을 제공할 수 있다. 상기 열전도성 수지 조성물은, 절연성 등 다른 제반 물성도 우수하게 유지될 수 있다.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원의 투과율 가변 장치를 구체적으로 설명하지만 본 출원의 범위가 하기 투과율 가변 장치에 의해 제한되는 것은 아니다.

1. 열전도도의 평가

수지 조성물의 열전도도는 ASTM D5470 규격에 따라 측정하였다. ASTM D 5470의 규격에 따라 2개의 구리 막대(copper bar) 사이에 수지 조성물을 사용하여 형성한 수지층을 위치시킨 후에 상기 2개의 구리 막대 중 하나는 히터와 접촉시키고, 다른 하나는 쿨러(cooler)와 접촉시킨 후에 상기 히터가 일정 온도를 유지하도록 하면서, 쿨러의 용량을 조절하여 열평형 상태(5분에 약 0.1°C 이하의 온도 변화를 보이는 상태)를 만들었다. 열평형 상태에서 각 구리 막대의 온도를 측정하고, 하기 수식에 따라서 열전도도(K, 단위: W/mK)를 평가하였다. 열전도도 평가 시에 수지층에 걸리는 압력은 약 11 Kg/25 cm² 정도가 되도록 조절하였으며, 측정 과정에서 수지층의 두께가 변화된 경우에 최종 두께를 기준으로 열전도도를 계산하였다.

<열전도도 수식>

K = (Q×dx)/(A×dT)

상기 수식에서 K는 열전도도(W/mK)이고, Q는 단위 시간당 이동한 열(단위: W)이며, dx는 수지층의 두께(단위: m)이고, A는 수지층의 단면적(단위: m²)이며, dT는 구리 막대의 온도차(단위: K)이다.

3. 필러의 D50 입경

필러의 D50 입경은ISO-13320에 준거하여 Marvern사의 MASTERSIZER3000 장비를 이용하여 측정하였다. 측정 시 용매로는 Ethanol을 사용하였다. D50 입경 측정 원리는 다음과 같다. 먼저 용매 내 분산된 입자에 의해 입사된 레이저가 산란되는데, 이 때 산란된 레이저의 강도와 방향성값은 입자의 크기에 따라서 달라진다. 이 값을 Mie 이론을 이용하여 분석하여 분산된 입자와 동일한 부피를 가진 구의 직경으로 환산하여 분포도를 구하고, 분포도의 중간값인 D50값을 구하여 입경을 평가할 수 있다.

4. 필러의 구형도 평가

3차원 입자인 필러의 구형도(sphericity)는, 입자의 표면적(S)과 그 입자와 같은 부피를 가지는 구의 표면적(S’)의 비율(S’/S)로 정의될 수 있다. 실제 입자들에 대해서는 일반적으로 원형도(circularity)를 사용한다. 상기 원형도는 실제 입자의 2차원 이미지를 구하여 이미지의 경계(P)와 동일한 이미지와 같은 면적(A)을 가지는 원의 경계의 비로 나타내고, 하기 수식으로 구해진다.

<원형도 수식>

원형도 = 4πA/P²

상기 원형도는 0에서 1까지의 값으로 나타나고, 완벽한 원은 1의 값을 가지며, 불규칙한 형태의 입자일수록 1보다 낮은 값을 가지게 된다. 본 명세서에서의 구형도값은 Marvern사의 입형 분석 장비(FPIA-3000)로 측정된 원형도의 평균값으로 하였다.

5. 수지 조성물의 점도

수지 조성물의 점도는, TA사의 ARES-G2 장비에 8 mm parallel plate를 장착한 후에 조성물을 플레이트 사이에 흘러내리지 않도록 위치시킨 후에 25℃에서 주파수 스윕 모드(frequency sweep mode)로 0.1 내지 100 Hz 구간에 대해 측정하였고, 표 1에는 10 Hz에서의 값을 기재하였다.

실시예 1.

2액형 우레탄계 접착제 조성물(주제: TA-360, BASF사))에 열전도성 필러로서 알루미나를 배합하여 수지 조성물을 제조하였다. 상기 열전도성 필러는, 상기 2액형 우레탄계 접착제 조성물의 경화 후 형성되는 폴리우레탄 100 중량부 대비 약 1,000 중량부를 배합하였다. 상기 알루미나로는, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러), D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러), D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러)를 사용하였으며, 상기 폴리우레탄 100 중량부 대비 상기 제 1 필러 약 400 중량부, 상기 제 2 필러 약 300 중량부 및 상기 제 3 필러 약 300 중량부를 적용하였다. 상기 제 1 내지 제 3 필러로는 모두 구형도가 0.95 이상인 구형 필러를 사용하였다.

실시예 2.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 70 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 400 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

실시예 3.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 400 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 400 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 200 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

실시예 4.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 350 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 350 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

실시예 5.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 450 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 350 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 200 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

실시예 6.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 400 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 미만의 비구형 필러) 약 300 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

실시예 7.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 70 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 400 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 미만의 비구형 필러) 약 300 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 1.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 630 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 270 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 2.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 630 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 270 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 3.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 630 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 270 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 4.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 400 중량부, D50 입경이 약 5 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 5.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 400 중량부, D50 입경이 약 10 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 6.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 400 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부, D50 입경이 약 5 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 7.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 400 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부, D50 입경이 약 0.5 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 8.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 9.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 500 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 200 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 10.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 40 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 500 중량부, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 200 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 300 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 11.

열전도성 필러로서, 폴리우레탄 100 중량부 대비, D50 입경이 약 20 μm인 알루미나(제 1 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 500 중량부, D50 입경이 약 10 μm인 알루미나(제 2 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 400 중량부, D50 입경이 약 2 μm인 알루미나(제 3 필러, 구형도 0.95 이상의 구형 필러) 약 100 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수지 조성물을 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에 대해서 확인한 열전도도 및 점도를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.

		열전도도(단위: W/mK)	점도(단위: Pa·s)
실시예	1	3	59.7
	2	3.1	61.3
	3	3	68.7
	4	3	71.9
	5	3	63.5
	6	3.1	80
	7	3.1	75
비교예	1	2.6	351
	2	2.5	298
	3	2.4	345
	4	2.8	103.8
	5	2.8	121.1
	6	2.8	110.8
	7	2.7	195.5
	8	2.6	143.9
	9	2.7	140.3
	10	2.8	122.4
	11	2.8	120.6

표 1의 결과로부터 본 출원에 따를 때에 높은 열전도도를 확보하기 위해 과량의 필러를 도입하는 경우에도 낮은 점도가 확보되는 조성물이 얻어지는 점을 알 수 있다.

예를 들어, 실시예와 비교예 1 내지 3의 결과를 보면, 비교예 1 내지 3의 경우가 더 낮은 비율로 열전도성 필러를 포함함에도 현격히 높은 점도가 나타나는 점을 확인할 수 있다.

또한, 실시예와 비교예 4 내지 7의 경우를 비교하면, 동일하게 3종의 열전도성 필러가 적용되는 경우에도 각 필러의 D50 입경에 따라서 결과가 크게 차이가 나는 것을 확인할 수 있으며, 비교예 8 내지 11의 결과로부터 상기 3종의 입자의 비율 등에 따라서도 결과에서 큰 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있다.

또한, 실시예 6 및 7의 경우, 필러의 형태가 변화되면서 수지 조성물이 틱소성을 나타내는 것을 확인하였다.

Claims

수지 성분; 및 상기 수지 성분 100 중량부 대비 600 중량부 이상의 열전도성 필러를 포함하고,
상기 열전도성 필러는, D50 입경이 35μm 이상인 제 1 열전도성 필러, D50 입경이 15μm 내지 30μm의 범위 내인 제 2 열전도성 필러 및 D50 입경이 1 내지 4 μm의 범위 내인 제 3 열전도성 필러를 포함하며,
상기 열전도성 필러로는, 상기 제 1 열전도성 필러, 상기 제 2 열전도성 필러 및 상기 제 3 열전도성 필러만을 포함하고,
상기 제 2 열전도성 필러의 D50 입경(B)과 제 3 열전도성 필러의 D50 입경(C)의 비율(B/C)이 8 내지 15의 범위 내에 있고,
상기 제 1 내지 제 3 열전도성 필러 합계 중량을 기준으로 상기 제 1 열전도성 필러 30 내지 50 중량%, 상기 제 2 열전도성 필러 25 내지 45 중량% 및 상기 제 3 열전도성 필러 15 내지 35 중량%가 포함되는 열전도성 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 열전도도가 2 W/mK 이상인 수지를 형성하는 열전도성 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, ASTM D149에 따른 절연 파괴 전압이 3 kV/mm 이상인 수지를 형성하는 열전도성 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상온 점도(주파수: 10Hz)가 50 Pas 내지 500 Pas의 범위 내에 있는 열전도성 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 제 1 열전도성 필러의 D50 입경은 35 내지 80μm의 범위 내인 열전도성 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 제 2 열전도성 필러의 D50 입경은 15 내지 25μm의 범위 내인 열전도성 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 제 3 열전도성 필러의 D50 입경은 1 내지 3μm의 범위 내인 열전도성 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 제 1 열전도성 필러의 D50 입경(A)과 제 2 열전도성 필러의 D50 입경(B)의 비율(A/B)이 1.5 내지 10의 범위 내에 있는 열전도성 수지 조성물.
삭제
제 1 항에 있어서, 제 1 내지 제 3 열전도성 필러는 구형도가 0.95 이상인 열전도성 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 제 1 내지 제 3 열전도성 필러 중 적어도 하나의 필러의 구형도가 0.95 미만인 열전도성 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 열전도성 필러의 구형도는 0.95 이상이고, 제 3 열전도성 필러의 구형도는 0.95 미만인 열전도성 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 수지 성분은, 폴리올, 이소시아네이트 화합물, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 올레핀 수지 또는 실리콘 수지인 열전도성 수지 조성물.